[发明专利]一种反射式半导体光放大器

说明书

本发明公开了一种反射式半导体光放大器，包括依次连接的增益区、调制区和旋偏区，所述增益区顶部设置脊波导一，所述调制区顶部设置脊波导二，所述旋偏区顶部设置脊波导三，所述增益区和调制区底部设置底部电极，所述增益区顶部设置顶部电极一，所述调制区顶部设置顶部电极二，所述旋偏区末端镀有高反射膜；所述增益区内包含应变多量子阱结构。本发明所公开的反射式半导体光放大器在末端引入了旋偏区，因此，增益区可以同时对下行和上行信号分别工作在饱和及线性放大状态，满足两个方向的信号处理需求，上行信号眼图质量得到明显提升。

技术领域

本发明属于光电器件技术领域，特别涉及一种反射式半导体光放大器。

背景技术

光纤到户(Fiber to the Home，FTTH)即光纤直接接至用户家，它不但可以提供更大的带宽，而且增强了网络对数据格式、速率、波长和协议的透明性，放宽了对环境条件和供电等方面的要求，简化了维护和安装，因此成为了最理想的接入网解决方案。FTTH的初步架构是由全业务工作组(Full Service Access Networks，FSAN)在20世纪90年代完成的。目前FTTH主要的组网方式依然是基于时分复用(Time Division Multiplexing，TDM)的无源光网络(Passive Optical Network，PON)。这种组网方式由于所有用户共享一个波长，因而带宽受限。相对而言，基于波分复用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)的无源光网络以其接入容量大、易升级、信息安全性高等优点，被认为是下一代光接入网技术中最具潜力的一种方案。

在WDM-PON的网络架构中，如果各个光网络单元(Optical Network Unit，ONU)需要预先配置不同波长，将不利于系统设备的生产和管理，因而会增加网络建设和运营成本。这也是目前WDM-PON未能广泛商用的根本原因。基于此，ONU的“无色化”成为降低WDM-PON成本的关键。ONU“无色化”，即ONU不具有波长选择性、所有的ONU是完全相同的且可以互换，因此可以显著降低网络管理和运营成本。无色ONU的实现方案主要包括宽谱光源分割技术、注入锁定FP-LD技术、光载波技术和再调制技术。其中基于反射式半导体光放大器(Reflective Semiconductor Optical Amplifier，RSOA)的再调制WDM-PON系统结构简单、无需额外种子光源、频谱利用率高，具有潜在的低成本优势，因此得到了广泛的关注和研究。

图1为基于RSOA的再调制WDM-PON的网络架构示意图。在该系统中，ONU中不设光源，上行数据的光载波从下行光波中恢复。由光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)中激光器(TX)发射的下行信号到达ONU后，由光分束器分为两部分，一部分进入探测器(RX)进行接收解调，另一部分进入RSOA并由其末端的电吸收调制器(Electro-absorptionModulator，EAM)加载上行信号。

很明显，再调制WDM-PON对RSOA的一个最直观的要求是其差别处理上下行信号的能力：对于下行光信号，所述RSOA需要在饱和模式下工作，以便它能够擦除下行光波所承载的基带信号，使其在进入调制器之前转换成为直流光。该直流光被RSOA末端的调制器调制承载上行基带信号，经反射后折返成为上行光信号。对于上行光信号，RSOA需要在线性放大模式下工作，以便对其进行无失真地放大，再经由馈入下行光信号的同根光纤原路返回。图2示意地给出了一个理想的RSOA所需具有的信号处理方式。

对一个合理设计的RSOA，在10Gbps速率下得到3.5dB的消光比已经很容易实现。相对而言，RSOA对上下行信号的差异处理能力才是设计RSOA的关键所在。很明显，常规的直波导RSOA设计对上下行信号不具有任何区别，其对下行信号擦除不够充分，而对上行信号也无法实现线性放大。